Jeune homme d'origine new-yorkaise, Stephen Lang débute sa carrière au théâtre après avoir obtenu son diplôme en littérature anglaise à l'université Swarthmore de Pennsylvanie. Il joue dans quelques pièces à New York avant de faire sa première apparition télé en 1981 dans "We're Fighting Back". En 1985, il reprend son rôle de Happy pour l'adaptation TV de la pièce Mort d'un commis voyageur. La même année il fait ses premiers pas au cinéma avec Twice in a Lifetime, où il joue aux côtés de Gene Hackman.

De 1986 à 1988, Stephen Lang interprète un des rôles récurrents de la série Crime Story, mais continue de jouer en parallèle au théâtre ainsi qu'au cinéma avec des films comme Band of the hand de Paul Michael Glaser ou Le Sixième Sens de Michael Mann. En 1993, il fait forte impression avec le rôle d'Ike Clanton dans Tombstone de George Pan Cosmatos, où il partage l'affiche avec Charlton Heston, Kurt Russell et Val Kilmer. La même année, il joue aux côtés de Martin Sheen et Billy Campbell dans Gettysburg de Ronald F. Maxwell. Ce qui lui permet par la suite d'avoir des rôles de plus en plus importants dans des téléfilms tel que A Season of Hope (TV) (1995) and Escape: Human Cargo (TV) (1998).

En 2000, Stephen Lang fait de nouveau équipe avec Billy Campbell dans le remake de la série TV Le Fugitif - 2000, qui s'arrête au bout d'un an à cause de ses mauvaises audiences. Après avoir donné la réplique à Sylvester Stallone dans Compte à rebours mortel (2001), il tourne à nouveau sous la direction de Ronald F. Maxwell dans Gods and Generals (2003) dans lequel il retrouve pour la troisième fois Billy Campbell.

Durant les années qui suivent, il enchaîne les petits rôles dans des séries à succès telle que New York Police Judiciaire avant de trouver enfin le succès sur grand écran en 2009. En effet après avoir joué aux côtés de Johnny Depp et Christian Bale dans Public Enemies de Michael Mann (qu'il retrouve 22 ans après Le Sixième Sens), Stephen Lang tient le rôle du cruel colonel Quaritch dans l'un des plus gros succès au box-office de l'histoire, Avatar de James Cameron.

Il commence ensuite la nouvelle décennie avec une comédie déjantée, Les Chèvres du Pentagone, où il joue aux côtés d'acteurs célèbres tels que George Clooney, Ewan McGregor, Jeff Bridges ou Kevin Spacey. On le voit ensuite en méchant dans face au très en vogue Jason Momoa dans Conan de Marcus Nispel et en lieutenant de police dans Officer Down. Visage très connu du cinéma américain, Stephen multiplie les seconds rôles dans divers films, principalement dans le registre du thriller et de l'action.

Parmi eux, nous pouvons citer Pawn, Out of control, Jarhead 2, Projet 666 ou encore Mortal Engines. Dans le violent Don't Breathe, il incarne un aveugle vivant dans une maison qui s'en prend à des voleurs. Compte tenu du succès du film, il rempile pour Don't Breathe 2. Parallèlement, il joue dans les séries comme US Marshals : Protection de témoins, Salem, Into the Badlands et The Good Fight. En 2022, il reprend, sous une autre forme, son personnage de Miles Quaritch dans Avatar : la voie de l'eau.